京津冀绿色发展学术论坛会议

       为开阔同学们的科研视野,丰富阅历,提升学术能力,响应国家绿色低碳的发展战略,促进京津冀绿色协同发展,加快我校建设为高水平应用型大学的进程,廊坊师范学院化材学院陈钰博士邀请了中国人民大学牟天成教授和北京化工大学吴卫泽教授,在线上为老师和学生开展了一次意义非凡的京津冀绿色发展学术研讨会。本次报告时间为2022年10月2日早上8:30-10:30(图1),会议由陈钰博士主持,参加会议讲座人数高达270余人,其中包括首都医科大学曹园园博士,廊坊师范学院经管学院的吴必善副教授,化材学院的卢艳红教授,张成根教授,傅丽教授,郭菁菁副教授,梁红莲副教授,郑慧敏副教授,任丽磊老师,叶展同老师,内蒙古工业大学22级研究生白月,化材学院19、20、21级的本科学生等。

       会议讲座中,牟天成教授对低共熔溶剂的设计、性质和应用三个方面进行详细报告。首先介绍了低共熔溶剂的起源,微观下低共熔溶剂的形成,低共熔溶剂与共熔物的不同之处,将离子液体和低共溶溶剂进行对比,并指出低共熔溶剂有分解、挥发和形成过程的热效应与热动力学的热性质,有电化学窗口和电导率,离子度的性质,具有吸水性、溶剂化显色参数、密度、粘度、表面张力和纳孔中的结晶动力学等独特性质。提出设计合成低共熔溶剂的三项策略:作用导向策略、原料导向策略和应用导向策略。最后教授对低共熔溶剂的发展和应用前景做出展望。牟天成教授清晰严谨的科研思维风趣幽默的语言深深的吸引全场所有人,老师和同学们无一不流露出赞同的眼神,纷纷挥洒笔墨记笔记。

       提问环节中,20级贲梓欣依据最新文献中提及的第三类低共熔溶剂具有轻微毒性且可持续性差的特点,发出第三类低共熔溶剂与其他的低共熔溶剂有何本质区别的疑问。教授解答:低共熔溶剂有无毒性取决于其组分,实验中可以尽量将其设计成无毒的溶剂,从合成方法上看,这四种低共熔溶剂并无本质区别。20级郭雨婷发出疑问:可用什么方法或仪器来测试低共熔溶剂的离子性?如何合成离子性较高的低共熔溶剂?教授解答:可通过测试粘度和摩尔电导率可以辨别离子性,一般来说粘度高则离子性较差,而粘度可根据公式或使用PFG测得,但学生实践起来会比较困难。19级李宇婷从实验室发展出发,向教授发出提问,检测一个溶剂是否为低共熔溶剂的传统方法成本较高,能否开发一种低成本、操作便捷的新测定方法,教授表明这个问题对现阶段研究的确存在困扰,需要更深入研究低共熔溶剂理论方能解决。首都医科大学的曹圆圆博士也提出了许多关于低共熔溶剂在生物科学研究领域应用的问题,教授也一一做了解答。最后,牟天成教授提出,希望大家努力学习,积极为国家科研做出贡献的美好祝愿。

       随后,吴卫泽教授为老师及同学们报告了他的研究课题:催化氧气氧化生物质制备含氧化学品。首先吴卫泽教授介绍了该项目的研究背景与思路,点明生物质的转化是当今乃至未来都非常重要的的课题。教授介绍了生物质的转化包括物理转化、化学转化和生物转化,生物质因富含羟基、羰基等还原性基团,又极易被氧化而产生含氧类物质。氧化的种类按氧化剂的不同分为硝酸、过氧化氢、氧气、臭氧、高锰酸钾、碱-氧氧化,其中,氧气安全、稳定、廉价,可以作为钒基催化体系的氧化剂,但氧气作为氧化剂时物质转化时间长,甲酸收率低且生成大量副产物CO2,据此,引出了水解、氧化在同一体系时如何同时满足催化活性、水解与氧化如何匹配、天然木质纤维素氧化的规律、其他的催化剂体系、如何抑制二氧化碳、C-C键的断键规律、催化剂与碳的作用规律、产物的分离和催化剂的重复使用等一系列问题和研究思路。随后,教授介绍在不同温度下硫酸浓度对纤维素转化的影响,得到通过降低pH值,升高温度,缩短反应时间,甲酸收率可升高至61%;当硫酸由0增加到2.0wt%,溶液电势升高到0.48V,可提高体系氧化能力。而pH值降低能够促进纤维素水解,但如果过低就会生成副产物乙酸。产物中甲酸和乙酸主要来自多糖结构,催化剂可以通过蒸发和萃取的方法再生。教授分享的文献中报道,向金属催化体系引入第二种金属元素能够提高催化性能,提出向单金属的体系中引入第二种金属元素,制备V(V)-Fe(Ⅲ)-H2SO4双金属体系可以提高甲酸收率,且对副产物有一定抑制作用。葡萄糖断键是经过C1-C2的顺序断键,葡萄糖与VO2+(VO(OH)3)进行作用生成五元环中间物,进而发生电子转移与C1-C2断键,得到甲酸。此外还提出了H5PV2Mo10O40甲醇/水体系能有效抑制CO2生成。

       在吴卫泽教授有趣丰富课题汇报后,内蒙古工业大学2022级研究生白月向教授请教了两个问题:(1)在HMS转化为马来酸的过程中,生成的甲酸是否会对反应体系产生很大影响?(2)纤维素水解产生甲酸,因而现在的目标是否为生成更多的甲酸。吴卫泽教授表明在HMS转化过程中,甲酸作为中间产物影响不大。对第二个疑问,教授细心解答:将复杂的生物质转化为大量甲酸后,产物纯度高,有利于工业化应用,如果转化成很多其他物质,分离时会更加困难,不利于工业化应用。假如收率很高,即使生成甲酸甲酯等物质也容易分离,为了后续能进行工业化应用,就要生成更多甲酸。提问环节结束后,吴卫泽教授介绍了北京化工大学的博士招生要求。

       闭幕式中,卢艳红教授对本次学术研讨会进行总结,对牟天成教授和吴卫泽教授的莅临指导表示十分感谢,因疫情原因不能邀请两位教授来校深表遗憾,而后介绍了化学与材料科学学院的发展,指出年轻博士教师是学院发展的中流砥柱,最后盛情邀请两位教授至我校校园和研究室参观交流。在欢声笑语中,本次丰富且宝贵的京津冀绿色发展交流与学习圆满结束。

       经过这次京津冀绿色发展学术研讨会后,同学们都受益颇多,既开阔了科研视野,丰富了阅历,提升了学术能力,又增强了科研热情和信心,相信在不远的未来,老师和同学们都能更坚定不移地走在科研大道上。

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